Schorpioengifverbindingen kunnen gevaarlijke bacteriën doden
Onderzoekers zijn erin geslaagd om twee schorpioengifverbindingen te synthetiseren die effectief zijn tegen sommige stammen van zeer besmettelijke bacteriën. Het is ook onwaarschijnlijk dat de verbindingen mensen schaden, stellen de wetenschappers ons gerust.
Afbeelding tegoed: Edson N. Carcamo-Noriega
Duizenden diersoorten over de hele wereld zijn giftig, van spinnen tot wespen, vissen, slangen en kikkers.
Het gif van sommige dieren is alleen sterk genoeg om milde irritatie te veroorzaken en potentiële roofdieren te ontmoedigen, terwijl het gif van andere dieren, zoals de kleine octopus met blauwe ringen, binnen enkele minuten gemakkelijk een volwassen mens zou kunnen doden.
Onderzoekers beweren echter dat veel dodelijke dierlijke giffen ook het antwoord op infectie en ziekte kunnen zijn.
Bijvoorbeeld het gif van Tropidolaemus wagleri, een addersoort die inheems is in Zuidoost-Azië, zou de behandeling van bloedstolsels kunnen verbeteren, en een sleutelcomponent van het gif van de trechterwebspin zou hersenbeschadiging na een beroerte kunnen helpen voorkomen.
Wetenschappers van de Stanford University in Californië en de Nationale Autonome Universiteit van Mexico in Mexico-Stad hebben onlangs nog een veelbelovende ontdekking gedaan: twee verbindingen van het gif van een schorpioen afkomstig uit Oost-Mexico, Diplocentrus melici, kan moeilijke bacteriën bestrijden zonder schade toe te brengen aan gezond weefsel.
Het team voerde hun onderzoek uit bij muizen, evenals in weefselmonsters, om de effectiviteit en veiligheid van de verbindingen te testen. De bevindingen van het onderzoek verschijnen nu in PNAS.
De ontdekking van 2 nieuwe verbindingen
Prof. Richard Zare, van Stanford, prof.Lourival Possani, van de Nationale Autonome Universiteit van Mexico, en hun teams deden de intrigerende ontdekking na de vangst van enkele exemplaren van D. melici door de onderzoeksstudenten van prof. Possani in Mexico.
Prof. Possani's onderzoek draaide om het ontdekken van nieuwe medische behandelingen op basis van schorpioengif. Prof. Zare is gespecialiseerd in het detecteren van chemische reacties op moleculair niveau.
De twee senior onderzoekers en hun teams werkten samen om de belangrijkste verbindingen te identificeren D. melici gif een belangrijke farmacologische voorsprong. Het hele proces was erg arbeidsintensief, en zelfs het vinden van de schorpioenen was in de eerste plaats lastig.
“Het verzamelen van deze schorpioensoort is moeilijk omdat de schorpioen tijdens de winter en het droge seizoen wordt begraven. We kunnen het alleen in het regenseizoen vinden ”, legt prof. Possani uit.
Om de schorpioenen te 'melken' voor hun gif, moesten de onderzoekers milde elektrische stimuli toepassen op de staarten van de spinachtigen. Na deze procedure zag het team dat het gif bruinachtig werd zodra het aan lucht werd blootgesteld.
Na verschillende gevoelige tests te hebben uitgevoerd, waren de onderzoekers van mening dat twee chemische verbindingen van 1,4-benzochinon - die ze hadden kunnen synthetiseren uit een kleine hoeveelheid schorpioengif - verantwoordelijk waren voor deze verandering. Elk van deze verbindingen werd een andere kleur, de ene rood en de andere blauw, wanneer ze in contact kwamen met de lucht.
“We hadden maar 0,5 microliter van het gif om mee te werken. Dit is tien keer minder dan de hoeveelheid bloed die een mug in één portie opzuigt ”, merkt prof. Zare op.
Benzoquinonen, leggen de wetenschappers uit, hebben antimicrobiële eigenschappen en de twee verbindingen die het team identificeerde, waren voorheen onbekend. Ze verschillen slechts subtiel van elkaar.
"De twee verbindingen zijn structureel verwant, maar terwijl de rode een zuurstofatoom op een van zijn takken heeft, heeft de blauwe een zwavelatoom", legt Shibdas Banerjee, Ph.D. uit, een van de auteurs van het onderzoek die verantwoordelijk is voor het ophelderen van de structuur van de nieuw ontdekte chemicaliën.
Een steek in de staart… tegen bacteriën
Gezien het feit dat benzochinonen bacteriestammen kunnen doden, stuurden de onderzoekers in het laboratorium van prof.Zare monsters van de twee nieuw ontdekte verbindingen naar dr.Rogelio Hernández-Pando en zijn collega's van het Salvador Zubirán National Institute of Health Sciences and Nutrition in Mexico City. , voor verder testen.
Het team van Salvador Zubirán ontdekte dat rode 1,4-benzochinon effectief vernietigd werd Staphylococcus aureus, dat zeer besmettelijk is, terwijl blauwe 1,4-benzoquinone in staat was om verschillende stammen van te doden Mycobacterium tuberculosis, die verantwoordelijk zijn voor tuberculose.
Dit was inclusief M. tuberculosis stammen die resistentie hadden ontwikkeld tegen meerdere antibiotica. Er bleef echter één vraag over.
“We ontdekten dat deze verbindingen bacteriën doodden, maar toen werd de vraag:‘ Zal het jou ook doden? ”, Merkt prof. Zare op.
"En het antwoord is nee: de groep van Hernández-Pando toonde aan dat de blauwe verbinding tuberculosebacteriën doodt, maar de bekleding van de longen bij muizen intact laat."
Prof. Richard Zare
Meer mysteries om te ontdekken
Het feit dat de twee nieuw geïdentificeerde verbindingen zeer effectief zijn tegen dodelijke bacteriën en schijnbaar veilig toe te dienen, maakt ze tot ideale kandidaten voor nieuwe medicijnen en therapieën. Toch merkt prof. Possani op dat dit nieuwe onderzoekspad nooit mogelijk zou zijn geworden als prof. Zare en zijn team er niet waren geweest.
Het is te danken aan het feit dat prof.Zare en collega's leerden hoe ze de twee benzochinonen konden synthetiseren uit het gif van D. melici dat onderzoekers nu manieren kunnen zoeken om deze verbindingen voor genezingsdoeleinden te gebruiken.
“De hoeveelheid gifcomponenten die we van de dieren kunnen krijgen, is extreem laag. De synthese van de verbindingen was doorslaggevend voor het succes van dit werk ”, legt prof. Possani uit.
“Qua volume is schorpioengif een van de kostbaarste materialen ter wereld. Het zou $ 39 miljoen kosten om er een liter van te produceren, ”merkt prof. Zare op.
"Als je alleen afhankelijk was van schorpioenen om het te produceren, zou niemand het kunnen betalen, dus het is belangrijk om te bepalen wat de cruciale ingrediënten zijn en om ze te kunnen synthetiseren", benadrukt hij.
In de toekomst zijn de onderzoekers van plan om samen te blijven werken om uit te vinden hoe ze kunnen gebruiken D. melici voor goed. Tegelijkertijd zijn prof. Zare en prof. Possani geïntrigeerd waarom de twee niet-giftige chemicaliën überhaupt in schorpioengif aanwezig zijn, en ze willen dit mysterie graag ontrafelen.
“Deze verbindingen zijn misschien niet de giftige component van het gif. We hebben geen idee waarom de schorpioen deze verbindingen maakt. Er zijn meer mysteries ”, zegt prof. Zare.
